На первый взгляд изучение взрывов - плохая идея. Слишком быстро, чтобы что-то понять, слишком сложно чтобы разобраться и, конечно, слишком опасно чтобы делать это постоянно. Российских физиков из объединенного института высоких температур РАН (ОИВТ РАН) это не останавливает. В гигантском металлическом шаре, установленном в институте на севере Москвы, они моделируют взрывы мощностью до тысячи тонн в тротиловом эквиваленте. Корреспондент "Чердака" побывал на одном из испытаний.

В конце XIX века Эдуард Пиотровский, сотрудник Института судебной медицины в Польше, проводил странные и жестокие эксперименты. Он сажал кроликов перед белыми обоями, разбивал им голову резким ударом молотка, а после звал художника, чтобы зарисовать получившиеся брызги. От раза к разу Пиотровский менял силу удара или его направление, и в результате из его данных и рисунков родился один из методов современной криминалистики - анализ брызг крови.

Работы ученых иногда могут казаться совершенно неэтичными, но часто бывает, что серия жутких или сомнительных научных опытов в конце концов помогает людям сделать жизнь чуть более безопасной. В отдаленном смысле на работу Пиотровского похожи и эксперименты московских физиков из ОИВТ РАН, которые провели уже сотни взрывов мощностями в десятки килограмм тротилового эквивалента.

Для этих экспериментов есть специальная установка - стальной шар диаметром около 11 метров. Еще в советские времена его изготовили на заводе атомных подводных лодок в Северодвинске и сегодня такой масштабной установки для изучения взрывных процессов нет больше ни у одного научного института мира.

Территория ОИВТ РАН расположена в небольшой промзоне на севере Москвы. До МКАД - не больше километра по прямой, до ближайшего метро - около получаса езды на автобусе. В обычные дни здесь не людно, но сегодня физики пригласили на очередное испытание журналистов и как будто специально для них повесили на люке в нижней части сферы два плаката. На одном написано: "Надо мужественно переносить то, что ты не можешь изменить", а на другом "В камеру не входить! Руками не трогать!", и снизу красноречиво пририсован череп с двумя скрещенными костями.

Самих сотрудников института это предостережение, конечно, не касается: они приставляют к люку лестницу и забираются внутрь, чтобы установить там взрыватель и тканную оболочку - чуть позже ее заполнят смесью водорода и воздуха. Потом люк закрывают и тщательно закрепляют по периметру чем-то вроде огромных болтов.

Владимир Фортов, президент РАН и директор ОИВТ РАН, активирует заряд и раздается взрыв. Пол, стены, столы - все сотрясается от вибраций, а внутри громадной металлической сферы стоит плотный, резонирующий гул. На улице около здания слышен только резкий хлопок.

"У нас последние взрывы были более мощные, но этот тоже ничего, интересный, - спокойно подытоживает Вячеслав Петухов, ведущий научный сотрудник ОИВТ РАН и руководитель всех "взрывных" работ со сферой. В этот раз было закачено 7 кубометров газовой смеси, а мощность взрыва составила около 6 кг в тротиловом эквиваленте. Максимальная мощность взрыва, на которую рассчитана установка - тонна в тротиловом эквиваленте.

Подобные эксперименты для физиков института уже обыденность. Сейчас они проводят по взрыву в неделю и никаких серьезных внештатных ситуаций не возникает. Только однажды, уже почти десять лет назад, во время взрыва выбило верхний люк установки и шесть стальных 16-килограммовых башмаков, закреплявших люк, разлетелись на сотни метров. С тех пор физики стали осторожнее и теперь самые страшные эффекты от испытаний - потрескавшиеся стекла в соседних зданиях и разлитая кастрюля супа в институтской столовой.

"Все эти процессы - взрывы, детонации, горение - протекают так быстро и сопровождаются такими большими температурами и давлениями, что вы, как живой человек, никак не можете адекватно описать это явления, - говорит Владимир Фортов. - Поэтому наша камера оснащена измерительными приборами, проводящими полную диагностику с временным разрешением в несколько микросекунд".

Одни датчики следят за распространением пламени, другие - отслеживают интенсивность и скорость ударной волны, возникающей вместе со взрывом. Кроме того, во время некоторых опытов ведется фото и видеосъемка.

В серии экспериментов физики меняют состав газовой смеси, устанавливают внутри сферы различные перегородки и следят, как эти условия повлияют на силу взрыва и при каких из них запустится циклическая детонация - самый разрушительный режим горения, когда возникает ударная волна с амплитудой давления до 15 атмосфер.

"По схожим сценариям развивались все самые крупные катастрофы на атомных электростанциях - Чернобыльской АЭС, Фукусиме, АЭС "Три-майл-айленд" в США, - рассказывает Вячеслав Петухов. - Сначала из-за аварии выделялся водород, потом он смешивался с воздухом, детонировал и запускалась мощная взрывная волна, сокрушавшая все вокруг".

Эти разрушительные процессы очень плохо поддаются теоретическому описанию или моделированию, а потому эксперименты российских физиков несут много ценной практической информации. "В нашей установке мы можем изучить действие взрыва на конструкцию и подобрать конструктивные элементы, которые бы этот взрыв гасили. - говорит Фортов. - Мы можем предсказать какие нагрузки будут испытывать различные элементы конструкции АЭС в подобных аварийных режимах, а эта информация очень полезна для инженеров".

Рекомендации, полученные во время экспериментов, уже учитываются при планировании АЭС, а со временем они наверняка пригодятся и для более массового производства - автомобилей на водородном топливе.

Михаил Петров

Источники

Взрывать по науке
Чердак (chrdk.ru), 17/03/2017

Похожие новости

  • 25/03/2016

    Для запуска коллайдера НИКА потребуется около 20 млрд рублей​​

    ​Запуск сверхпроводящего коллайдера НИКА в Дубне может потребовать вложений в размере порядка 20 млрд руб. Об этом в интервью журналистам сообщил Президент Российской академии наук (РАН) Владимир Фортов.
    724
  • 14/12/2016

    Глава РАН Владимир Фортов прокомментировал пополнение в рядах периодической таблицы Менделеева

    Периодическую таблицу Менделеева официально пополнили четыре новых элемента, синтезированных в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, с порядковыми номерами 113, 115, 117 и 118. Два из них получили «российские названия»: московий и оганессон.
    422
  • 01/02/2017

    31 января 2017 года состоялось очередное заседание Президиума РАН

    Члены Президиума заслушали научное сообщение «Мономолекулярные магниты: современные направления дизайна и перспективы применения». Докладчик: академик РАН Сергей Михайлович Алдошин. В докладе представлен краткий обзор истории мономолекулярного магнетизма, а также некоторых современных направлений исследований в этой области в нашей стране и за рубежом.
    466
  • 02/06/2016

    Ядерное предложение, от которого сложно отказаться: Курчатовский институт нашел работу академическим

    ​​Курчатовский институт намерен привлечь РАН к работе по термоядерной тематике, нейтрино и плазме. Почему это происходит без ведома академиков и кто за этим стоит, разбиралась «Газета.Ru». Необычные соглашения, затрагивающие интересы сразу четырех институтов Российской академии наук, готовятся к подписанию Курчатовским институтом, Федеральным агентством научных организаций и Росатомом.
    511
  • 19/10/2016

    Владимир Фортов выступит с докладом на 59-й конференции МФТИ

    ​На пленарном заседании 59-й научной конференции МФТИ выступит академик РАН, выпускник МФТИ Владимир Евгеньевич Фортов. Доклад на тему «Экстремальные состояния вещества на Земле и в космосе» прозвучит 25 ноября 2016 года.
    941
  • 29/03/2016

    Зачем в Дубне строят коллайдер?

    Воссоздать в лабораторных условиях момент образования нашей Вселенной - к этой цели постепенно приближаются ядерные физики мира. И в эти дни они сделали очередной шаг к ней. В России, на "крайнем севере" Подмосковья - в Дубне - начато строительство сверхпроводящего коллайдера тяжелых ионов в рамках гигантского международного научного проекта NICA.
    953
  • 12/10/2016

    Итоги заседания Президиума РАН

    ​11 октября 2016 года остоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук. Члены Президиума заслушали научное сообщение «Гигантское комбинационное рассеяние: применение в химии, биологии и медицине».
    605
  • 02/06/2016

    «Звездные войны»​ между РАН и Курчатовским институтом

    Очередная новость из серии "звездных войн" между РАН и Курчатовским институтом не могла не обеспокоить научное сообщество.  В пятницу в несколько физических институтов - ФИАН, Институт ядерных исследований и Физико-технический институт им.
    1252
  • 22/03/2017

    Академик Фортов: достижения современной физики помогут развивать здравоохранение

    ​Применение достижений современной физики поможет решать серьезные задачи в здравоохранении, а разработанная с участием Российской академии наук программа "Физика — медицине" позволит объединить усилия академических ученых разных специальностей, заявил глава РАН Владимир Фортов.
    365
  • 22/03/2017

    Академики о ходе Общего собрания РАН: интервью прессе

    ​Главный научный секретарь РАН академик Михаил Пальцев и экс-кандидаты в президенты Российской академии наук академики Александр Макаров и Владислав Панченко беседовали с журналистами в ходе Общего собрания 20 марта 2017 года.
    461